JP4918175B1 - 成形装置および成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材底面に接着するシートの接着強度を高め、その剥離を防止するとともに、生産性も向上した、成形装置および成形方法を提供する。
【解決手段】接着層を有するシート４を基材１０に被覆し接着する成形装置である。基台２２上に設けられて基材１０を保持する基材治具６０と、基材治具６０上に保持された基材１０に対して被覆された、接着層を有するシート４を基材１０に接着する接着手段と、を備える。基台２２には、基材治具６０の側周面より外側に延出した基材１０の外周部の底面１０ａに対向して押圧部６３が設けられている。基材治具６０上の基材１０と押圧部６３とを相対的に移動させることにより、基材１０の外周部の底面にシート４を介して押圧部６３を接離可能に当接させる移動手段を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、シートを熱成形して基材に接着させるための成形装置および成形方法に関する。

従来、シート（表皮シート）を成形基材の外表面に接着する装置として、真空プレス積層成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ところが、この真空プレス積層成形装置では、以下のような課題があった。
加熱方式がチャンバー内輻射加熱であり、この加熱によりシートの軟化に起因して伸びが発生するため、この延びによる垂れ下がりを抑える必要がある。そこで、上下チャンバー内の真空圧調整を行い、シートの水平維持を図るようにしているが、このシートの正確な伸び量の確認が困難であることから、シート全面の温度分布が不均一となり、確実な成形、および接着を得ることができず、安定した品質が得られない。さらに、基材形状に対する印刷シートの位置ずれが発生する。

また、シートの加熱後に基材側となる下側チャンバー内を減圧する場合、減圧速度に従ってシートが基材側に移動して基材に接着するので、シートの基材に対する押付け力が不十分になるおそれがある。そのため、基材の外形に複雑な凹凸形状がある場合には、基材に対するシートの押付け力が不足すると、その凹凸部とシートとの間にエアーが滞留し、品質の低下を招いていた。
さらに、従来の上下チャンバーによる熱成形では、チャンバーの容積が大きいので、減圧時間がかかり、サイクルタイムが長くなり、成形効率が低下する。

そこで、このような真空プレス積層成形装置の課題を解消し得るものとして、熱板加熱による熱成形装置が提供されている（特許文献２参照）。
この熱成形装置は、基材を収容可能な空間を有する下枠と、該下枠の枠上縁部に対して加熱面を密接可能とした熱板とを備え、前記下枠と熱板との間にシートを配置させ、そのシートを熱成形して金型賦形または前記基材に接着させる熱板加熱による熱成形装置であって、前記下枠には、前記枠上縁部に前記シートを固定可能で、且つ前記シートの下側の前記空間を減圧する減圧手段が設けられ、前記熱板には、前記加熱面側を吸引する減圧手段と、前記加熱面を加熱する加熱手段と、前記加熱面側を大気開放又は加圧する手段とが設けられ、前記下枠と熱板とを前記シートを挟んで密接させた状態で、前記熱板による吸着・加熱動作を行う吸着・加熱制御手段と、前記シートの下側の前記空間内の減圧動作を行う減圧制御手段と、前記吸着・加熱制御手段による吸着・加熱動作と前記減圧制御手段による減圧動作とを並行させ、これらの動作開始から所定時間後に前記吸着・加熱動作を停止し、前記熱板と前記シートとの間を大気開放する又は加圧する成形動作制御手段と、を有する。
そして、この熱成形装置によれば、基材形状にかかわらず高品質な成形を実現することができ、また基材形状に対する印刷シートの位置合わせを良好に行うことができ、さらに成形にかかるサイクルタイムを短縮して成形の効率化を図ることができる。

特許第３１０２９１６号公報 特許第４４９１０４９号公報

ところで、基材に対して被覆され接着されるシートには、通常接着層が設けられており、この接着層によってシートは基材に接着されるようになっている。このシートは、得られる成形品の見映えをよくし、また、基材に対する接着力をより高めるためなどに、通常は基材に比べ充分な大きさに形成され、その一部が基材の底面に巻き込まれて接着される。そして、この底面に接着した部位の外側でシートのトリミングが行われ、基材から延び出た余分な部位が取り除かれるようになっている。
その際、例えば前記特許文献２の熱板加熱による熱成形装置では、基材の底面にシートを巻き込んで接着する処理を、基材の底面上に位置するシートに圧縮空気を吹き付けることで行っている。

しかしながら、このような圧縮空気の吹き付けでは、シートを基材の底面に充分圧着させることができず、そのため基材底面へのシートの接着が不充分であり、一部に剥離が生じるおそれがある。例えば、得られる成形品が家電製品や自動車部品などとして用いられる場合、−３０℃〜＋８０℃程度のサーマルショックテストを行ってシートの剥離の有無を調べることがあるが、このような過酷なテストを行うと、基材底面のエッジ部（周縁部）に接着するシートに、剥離が生じてしまうことがあった。

また、基材の底面にシートを接着する処理を、例えば基材治具から基材を外して成形装置とは別の装置で行うことも考えられる。しかし、その場合には、移送中に基材から延び出た余分な部位のシートの接着層が手や他の治具、装置などに接着してしまうため、ハンドリングが非常に悪く、生産性が大きく損なわれてしまう。すなわち、接着層が手や他の治具、装置などに接着すると、これを剥離するのに時間を要してしまう。また、剥離する際に過大な力がかかることで基材からシートが剥がれてしまったり、シートが破損してしまうおそれもある。なお、接着層が手や他の治具、装置などに接着するのを防止すべく、接着層が充分に硬化した後に別の装置に移送するのでは、基材の底面にシートを接着する処理が行えなくなってしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、基材底面に接着するシートの接着強度を高め、その剥離を防止するとともに、生産性も向上した、成形装置および成形方法を提供することにある。

本発明の成形装置は、接着層を有するシートを基材に被覆し接着する成形装置であって、基台上に設けられて前記基材を保持する基材治具と、前記基材治具上に保持された基材に対して被覆された、接着層を有するシートを前記基材に接着する接着手段と、を備え、前記基材治具は、前記基材の外周部が該基材治具の側周面より外側に延出するよう、その側周面が前記基材の外周面より内側となるように前記基材より小さく形成され、前記基台には、前記基材治具の側周面より外側に延出した前記基材の外周部の底面に対向して押圧部が設けられ、前記基材治具上の前記基材と前記押圧部とを相対的に移動させることにより、前記基材の外周部の底面に前記シートを介して前記押圧部を接離可能に当接させる移動手段を備えたことを特徴としている。

この成形装置によれば、基材の外周部の底面にシートを介して押圧部を接離可能に当接させる移動手段を備えているので、この移動手段によって基材の外周部の底面にシートを圧着することにより、該底面に接着するシートの接着強度を高めることができる。また、基材を基材治具から取り外すことなくシートの圧着処理を行うことができるため、基材底面にシートを接着する際に、基材から延び出た余分な部位のシートの接着層が手や他の治具、装置などに接着することが防止される。

また、前記成形装置において、前記移動手段は、前記基材治具上に保持された前記基材が前記押圧部から離間する方向に該基材治具を付勢する付勢手段と、前記基材治具上に保持された前記基材を前記押圧部に当接する方向に押圧する押圧手段と、を備えて構成されていることが好ましい。
このようにすれば、付勢手段に抗して押圧手段で基材を押圧し、基材を押圧部に当接する方向に移動させることにより、基材の外周部の底面にシートを容易にかつ確実に圧着することができる。

また、前記成形装置において、前記押圧手段は、空気圧を用いて構成されていてもよく、また、押さえ治具と、これを押圧するプレス機構とを有して構成されていてもよい。
このようにすれば、基材治具に基材を保持させた状態のままで基材を押圧し、基材を押圧部に当接する方向に移動させることができ、したがって基材の外周部の底面にシートを容易にかつ確実に圧着することができる。

また、前記成形装置において、前記基材治具の側周面には、前記基材の外周部の底面より前記基台側に、凹部が形成されていることが好ましい。
このようにすれば、前記移動手段によって基材の外周部の底面にシートを圧着した際、シートの一部を基材治具の側周面に設けた凹部に逃がしてここに収容することで、シートを前記底面にむらなく均一に当接させ、接着することが可能になる。

本発明の成形方法は、基材治具に基材を保持させる保持工程と、前記基材に接着層を有するシートを被覆し接着する接着工程と、を備えた成形方法であって、前記保持工程では、前記基材の外周部が該基材治具の側周面より外側に延出するよう、前記基材治具の側周面が前記基材の外周面より内側となるように前記基材治具に前記基材を保持させ、前記接着工程後、前記基材の外周部の底面に対向して配置した押圧部を、前記基材の外周部の底面に相対的に移動させることにより、該底面上に接着した前記シートを前記底面に圧着する圧着工程を有することを特徴としている。

この成形方法によれば、接着工程後の圧着工程において、押圧部を基材の外周部の底面に相対的に移動させることにより、該底面上に接着したシートを該底面に圧着するようにしたので、該底面に接着するシートの接着強度を高めることができる。また、基材を基材治具から取り外すことなくシートの圧着工程を行うことができるため、基材底面にシートを接着する際に、基材から延び出た余分な部位のシートの接着層が手や他の治具、装置などに接着するのを防止することができる。

また、前記成形方法においては、前記基材治具として、その側周面における前記基材の外周部の底面より前記押圧部側に、凹部を形成したものを用いることが好ましい。
このようにすれば、圧着工程において基材の外周部の底面にシートを圧着した際、シートの一部を基材治具の側周面の凹部に逃がしてここに収容することで、シートを前記底面にむらなく均一に当接させ、接着することができる。

また、前記成形方法においては、前記基材として、前記基材治具の側周面より外側に延出する外周部の底面の前記基材治具側に、凹状部を形成したものを用いることが好ましい。
このようにすれば、圧着工程において基材の外周部の底面にシートを圧着した際、シートの一部を基材の凹状部に逃がしてここに収容することで、シートを前記底面にむらなく均一に当接させ、接着することができる。

本発明の成形装置および成形方法によれば、押圧部によって基材の外周部の底面にシートを圧着することにより、該底面に接着するシートの接着強度を高めることができる。したがって、その剥離を防止し、シートの剥離による不良を防止することができる。
また、基材を基材治具から取り外すことなくシートを圧着できるようにし、基材から延び出た余分な部位のシートの接着層が手や他の治具、装置などに接着するのを防止しているため、余分な部位のシートの接着層が手や他の治具、装置などに接着することで生産性が大きく損なわれることがなく、したがって生産性の向上を図ることができる。

本発明に係る成形装置の概略構成を模式的に示す図である。 本発明に係る成形装置の第１実施形態の概略構成を示す側断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図２に示した成形装置の動作手順を示す部分断面図である。 図２に示した成形装置の、図２に続く成形方法の動作手順を示す側断面図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明に係る成形装置の第２実施形態の、概略構成および動作手順を示す部分断面図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明に係る成形装置の第３実施形態の、概略構成および動作手順を示す部分断面図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明に係る成形方法の第４実施形態の、動作手順を示す部分断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る成形装置および成形方法を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１〜図４は、本発明の成形装置の第１実施形態を示す図であり、これらの図において符号１は成形装置である。この成形装置１は、熱板加熱方式のもので、図１、図２に示すように基材治具６０を収容可能とする空間（収容空間Ｒ）を有する下枠２と、この下枠２の枠上縁部２ａに対して加熱面３ａを密接可能とした熱板３とを備えたものである。そして、下枠２と熱板３との間に樹脂製のシート４を配置し、このシート４を熱成形して基材１０に接着させる構成となっている。ここで、下枠２と熱板３とは上下に配置されており、熱板３は下枠２に対して上側に配置されている。

図２に示すように下枠２は、金属製の部材からなり、平面視で四方が周壁部２１で囲われた収容空間Ｒを形成したもので、底部となる基台２２の周壁部２１側（外周側）には、収容空間Ｒに連通する多数の通気孔２ｂ、２ｂ…が形成されている。これら通気孔２ｂ…は、図１に示す真空ポンプ５１を備えた真空タンク５に接続され、成形時に真空ポンプ５１を駆動させて真空吸引することで収容空間Ｒを減圧するように構成されている。
図２に示すように下枠２の周壁部２１の上端（枠上縁部２ａ）には、収容空間Ｒの開口を塞ぐようにしてシート４を固定することが可能になっている。
また、下枠２は、床上をスライド可能な架台６上に設けられており、図１に示すように熱板３の下側の成形位置に対して進退可能となっている。

熱板３は、加熱面３ａが滑らかな平面を有する平板形状であり、平面視で下枠２よりも大きい形状に形成されている。そして、熱板３は、下側の成形位置に配置されている下枠２に対して近接離反するように（接離可能に）、上下方向に移動可能に設けられ、下方に移動した状態で下枠２の枠上縁部２ａに密接して配置される構成となっている。

この熱板３は、図２に示すように上面３ｃ側に複数のヒーター３１、３１…が設けられるとともに、加熱面３ａに開口する通気孔３ｂが複数設けられている。これら通気孔３ｂは、図１に示すように加熱面３ａ側を真空吸引する前記真空ポンプ５１を備えた真空タンク５と、コンプレッサ７１による圧縮空気を貯める加圧タンク７とに接続されている。つまり、真空タンク５を設けることにより、減圧ロスを小さくすることができる。

このような構成のもとに、熱成形時には、真空状態に維持された真空タンク５を開放して下枠２側から真空吸引したり、加圧タンク７より圧縮空気を供給して加熱面３ａから収容空間Ｒ側に向けて加圧することが可能な構成となっている。
なお、真空タンク５を設けずに、真空ポンプ５１の駆動によって直接吸引させることで真空度を高めるようにしてもよい。

図２に示すように基材治具６０は、基台２２上に配置された金属等からなるもので、その上部に樹脂等からなる基材１０を被着し、保持するようになっている。また、基材治具６０は、図３（ａ）に示すように基材１０に比べ平面視形状が一回り小さく形成されている。したがって、基材１０は、その外周部が基材治具６０の側周面より外側に延出し、基材治具６０の側周面上部を被覆した状態で該基材治具６０に保持されている。すなわち、基材治具６０は、その側周面が基材１０の外周面より内側となるように形成配置されている。

また、本実施形態では、基材治具６０は基台２２に対して昇降可能、すなわち基台２２の上面に当接または近接した状態と充分に離間した状態との間を移動可能に構成されている。具体的には、基材治具６０の底面側には、付勢手段としてのコイルバネ６１が複数設けられている。これらコイルバネ６１は、それぞれ、基材治具６０の底面外周部に適宜な間隔をおいて形成配置された収容凹部６２内に、一端側が収容され、他端が基台２２の上面に接して配設されている。このような構成によって基材治具６０は、コイルバネ６１によって基台２２の上面から離間する方向に付勢され、したがって通常時、すなわち非押圧時には、図２、図３（ａ）に示すように基台２２から所定距離浮いた状態となっている。

また、本実施形態では、前記コンプレッサ７１を備えた加圧タンク７によって収容空間Ｒ内に圧縮空気が導入されることにより、基材１０は基材治具６０に保持され、さらに後述するようにシート４を被覆・接着した状態で、導入された圧縮空気によって押圧され、基材治具６０とともに基台２２側に下降するようになっている。本実施形態では、この加圧タンク７による圧縮空気の空気圧を押圧手段とし、前記付勢手段（コイルバネ６１）とともに、移動手段を構成している。

また、図３（ａ）に示すように基台２２上には、本実施形態では基材治具６０を囲って押圧部６３が配置固定されている。押圧部６３は、上面を押圧面とする環状または略環状のもので、その内部に、基材治具６０の平面視形状に対応した形状の貫通孔または凹部からなる収容部６４を形成している。この収容部６４内に基材治具６０を収容していることで、押圧部６３は、基材治具６０の側周面に近接した状態でその外側に配置されたものとなっている。このような押圧部６３は、下枠２の通気孔２ｂを塞がないように配置されている。

なお、この押圧部６３は、本実施形態では基台２２とは別に形成され、基台２２上に配置固定されたものとなっているが、基台２２と一体に形成されていてもよい。すなわち、基台２２に直接、基材治具６０を収容する凹部を形成してこれを収容部６４とし、これの外側を押圧部６３として機能させてもよい。

このような構成のもとに押圧部６３の上面、すなわち押圧面は、基材治具６０の側周面より外側に延出した基材１０の外周部の底面１０ａに、対向して配置されている。なお、基材治具６０は通常時（非押圧時）には基台２２から所定距離浮いた状態となっているため、押圧部６３の押圧面は通常時（非押圧時）には基材１０の前記底面１０ａから離間した状態となっている。

また、このような構成によって前記移動手段は、基材治具６０上の基材１０を押圧部６３の押圧面に向けて移動させ、後述するようにシート４を介して基材１０の底面１０ａを押圧面（押圧部６３）に当接させ、圧着させるようになっている。

シート４は、印刷層とこれの表面側に設けられた保護フィルムまたはキャリフィルムとを有し、印刷層の裏面側に接着層を有した公知の多層シートである。このシート４は、図２に示すようにその外周部４ａが固定手段（図示せず）によって下枠２の枠上縁部２ａに水平状態で固定されている。このシート４の基材１０側（下面４ｂ側）が接着層となっており、下枠２に固定された状態で、下面４ｂと基材１０との間には隙間が形成されるようになっている。なお、基材１０と熱板３（シート４）との間の隙間は、例えば５ｍｍ程度あれば成形可能であり、この隙間を小さくすることにより、下枠２の凹部（収容空間Ｒ）を最小限にすることができる。

そして、成形装置１は、下枠２と熱板３とをシート４を挟んで密接させた状態で、熱板３による吸着・加熱動作とシート４の下側の収容空間Ｒ内の減圧動作とを並行させるとともに、これらの動作開始から所定時間後に熱板３による吸着動作を停止し、熱板３とシート４との間を大気開放する又は加圧する成形動作手段（図示せず）を有する構成をなしている。すなわち、成形装置１においては、下枠２、熱板３、さらに真空タンク５からなる減圧手段、加圧タンク７からなる加圧手段等によって、基材治具６０に保持された基材１０にシート４を接着する、接着手段が構成されている。なお、前記成形動作手段としては、例えば前記動作を行うための制御回路を備えたものをいう。

次に、前記成形装置１による成形方法について説明する。
まず、図１、図３（ａ）に示すように、下枠２の基台２２上に押圧部６３を配置固定し、その収容部６４内に基材治具６０を配置し、さらにこの基材治具６０上に基材１０をセットして、該基材１０を基材治具６０上に被着し保持させる（保持工程）。なお、この状態では、基材治具６０はコイルバネ６１の作用によって上方に付勢され、基台２２上に浮いた状態となっている。
続いて、下枠２の枠上縁部２ａにシート４を載置し、下枠２に対して密接させる。すなわち、収容空間Ｒの開口を塞ぐようにして、下枠２の周壁部２１の枠上縁部２ａにシート４を固定する。

そして、基材１０をセットした下枠２を熱板３の下側の成形位置に移動させる。
次いで、図２に示すように熱板３を下方に移動させ、加熱面３ａの外周部を、シート４を介して下枠２の枠上縁部２ａに密接させる。このとき、シート４は、熱板３の加熱面３ａに沿って上面の全面がほぼ接触した状態に配置され、その外周部４ａが下枠２と熱板３とによって挟持された状態となる。

続いて、熱板３とシート４との間を減圧し、その加熱面３ａにシートを吸着させて加熱する。また、この加熱工程と並行して、シート４の下側の収容空間Ｒを減圧する。
具体的には、ヒーター３１によって熱板３を加熱するとともに、前記真空タンク５を開放し、通気孔３ｂを介してシート４を熱板３の加熱面３ａ側に移動する方向（図２で矢印Ｐ１方向）に真空吸引する。これにより、加熱面３ａにシート４を吸着させ、吸着したシート４を加熱する。

また、この加熱中に下枠２においては、図４に示すように前記真空タンク５を開放し、通気孔３ｂを介してシート４が下方に移動する方向（矢印Ｐ２方向）に真空吸引する。これにより、シート４の下側の収容空間Ｒの空気が図２中の矢印Ｅ１方向に吸引され、収容空間Ｒは減圧されて高真空度状態になる。

次いで、前記した収容空間Ｒの減圧動作を維持した状態でシート４の吸着動作を停止し、熱板３とシート４との間を大気開放する又は下枠２側へ向けて加圧する。
具体的には、熱板３に吸着されたシート４が所定温度に加熱され、所定時間経過した後に熱板３側の真空吸引を止めて吸着動作を停止する。これにより、熱板３とシート４との間が大気開放されるので、シート４を挟んで上下の空間に圧力差が生じる。そのため、図４に示すように加熱によって軟化したシート４が熱板３の加熱面３ａから離れ、シート４下側の下枠２の基台２２側（基材１０側）に向かって矢印Ｅ２方向へ移動し、基材１０の表面に押し付けられてこれを被覆し、接着する（接着工程）。

その際、収容空間Ｒ内は均一に減圧されていることから、シート４は、図３（ｂ）に示すように基材１０の外周面から基材１０の外周部の底面１０ａ、基材治具６０の側周面の一部にまで巻き込まれてこれらを被覆し、さらに押圧部６３の上面にまで被覆して接着する。ただし、基材１０の外周部の底面１０ａはその幅が僅かであって接着面積が小さく、また、シート４は基材１０の側周面から底面１０ａにかけて折り曲がり、さらに底面１０ａから基材治具６０の側周面にかけて折り曲がるため、この状態ではシート４は底面１０ａに圧着されていない。すなわち、シート４は、この状態では底面１０ａに対して充分な接着強度が得られていない。同様に、シート４は基材治具６０の側周面にも充分な接着強度では接着していない。

ここで、このようにしてシート４が基材１０に接着しても、この状態では基材治具６０にこれを下降させるだけの圧がかからないので、基材治具６０は基台２２側に下降することなく、コイルバネ６１によって浮いた状態を維持している。
なお、熱板３とシート４との間を大気開放する際、図１に示す真空タンク５から加圧タンク７に切り替えることで、熱板３の通気孔３ｂより圧縮空気を噴出させ、収容空間Ｒ内を加圧するようにしてもよい。ただし、その際の加圧力については、基材治具６０を付勢している前記コイルバネ６１の付勢力よりも充分に小さい圧とし、基材治具６０が下降しないようにする。

その後、図１に示した加圧タンク７から予め設定された圧の圧縮空気を、熱板３の通気孔３ｂを介して収容空間Ｒ内に導入する。導入する圧縮空気の圧（予め設定された圧）、すなわち空気圧は、先に熱板３とシート４との間を大気開放する又は下枠２側へ向けて加圧した際の圧より充分に大きい圧、つまり基材治具６０を付勢するコイルバネ６１の付勢力より大きい圧とする。

このようにして加圧タンク７から予め設定された圧の圧縮空気を収容空間Ｒ内に導入すると、圧縮空気は収容空間Ｒの開口側全面に位置するシート４を押圧することにより、該シート４を介して基材１０とともに基材治具６０を押圧する。すると、前記したように圧縮空気の圧（空気圧）はコイルバネ６１の付勢力より大きい圧となっているので、図３（ｃ）に示すように基材１０は基材治具６０に保持された状態のまま下降する。

このようにして基材１０が押圧されて下降し、基材治具６０も同時に押圧されて下降すると、基台２２には基材１０の外周部の底面１０ａに対向して押圧部６３が配置されているため、この押圧部６３が相対的に基材１０の前記底面１０ａ側に移動し、該底面１０ａ上に接着しているシート４に当接してこれを押圧し、圧着する。すなわち、底面１０ａと押圧部６３の押圧面（上面）との間にシート４を挟持し、これを押しつぶすことにより、シート４を底面１０ａに圧着させる（圧着工程）。

そして、この状態を所定時間維持した後、前記加圧タンク７からの圧縮空気の導入を停止し、収容空間Ｒ内を再度大気圧に戻す。すると、加圧状態（押圧状態）から開放されることで、基材治具６０はコイルバネ６１の作用によって再度上昇し、基台２２から浮いた状態となる。これにより、押圧部６３は基材１０の底面１０ａから離間し、底面１０ａへのシート４の圧着を終了する。

このようにして接着工程、圧着工程が終了したら、熱板３を上方に移動させ、さらに下枠２を図１に示す架台６とともに横移動させて熱板３の下方位置より移動させる。そして、完成した成形品（シート４を被覆・接着した基材１０）を基材治具６０から取り外し、さらに収容空間Ｒ内から取り出すことで、本実施形態の成形装置１による一連の成形動作を終了する。なお、得られた成形品はトリミング工程に送られてシート４のトリミング処理がなされることにより、最終的な成形品（完成品）となる。

このような成形装置１およびこれを用いた成形方法にあっては、押圧部６３によって基材１０の外周部の底面１０ａにシート４を圧着することにより、該底面１０ａに接着するシート４の接着強度を高めることができる。したがって、その剥離を防止し、シート４の剥離による不良を防止することができる。
また、基材１０を基材治具６０から取り外すことなくシート４を圧着できるようにし、基材１０から延び出た余分な部位のシート４の接着層が手や他の治具、装置などに接着するのを防止しているため、余分な部位のシート４の接着層が手や他の治具、装置などに接着することで生産性が大きく損なわれることがなく、したがって生産性の向上を図ることができる。

また、押圧部６３を基材１０の外周部の底面１０ａに相対的に移動させる移動手段を、コイルバネ６１からなる付勢手段と、加圧タンク７による空気圧からなる押圧手段とによって構成しているので、付勢手段に抗して押圧手段で基材１０を押圧し、基材１０を押圧部６３側に移動させることにより、基材１０の外周部の底面１０ａにシート４を容易にかつ確実に圧着することができる。

なお、本実施形態では、付勢手段としてコイルバネ６１を用いたが、これに代えてゴム等の弾性体を用いてもよい。
また、本実施形態では、移動手段として付勢手段と押圧手段とを備えた構成としたが、このような移動手段に代えて、基材治具６０を昇降可能にする移動手段を用いてもよい。この移動手段としては、例えば基材治具６０を昇降可能にする公知のエアーシリンダ機構を用いることができる。ただし、その場合には、エアーシリンダ機構で基材治具６０を下降させた際、基材治具６０に伴われて基材１０も共に下降するよう、基材治具６０に基材１０を固定する機構、例えば真空吸着などによる固定機構を設けておく必要がある。

図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の成形装置の第２実施形態を示す図である。
図５に示した成形装置が図１〜図４に示した成形装置１と異なるところは、前記移動手段における押圧手段として、加圧タンク７による空気圧を用いるのに代えて、押さえ治具６５とプレス機構としての熱板３とを用いた点にある。

すなわち、本実施形態では、熱板３や下枠２とは別に、樹脂や金属等からなる押さえ治具６５が設けられている。この押さえ治具６５は、基材１０の外面をほぼ覆うようにこれに係合する凹部６５ａを有したもので、図示しない移動機構によって基材治具６０上の基材１０上に移動させられ、基材１０に被着させられるようになっている。また、この押さえ治具６５については、移動機構によって自動的に基材１０に被着するように構成することなく、人手によって基材１０に被着するようにしてもよい。

このような押さえ治具６５を備えた成形装置による成形方法では、図３（ｂ）に示したように基材１０に対してシート４を接着した後、一旦熱板３が上昇させられ、下枠２の収容空間Ｒが開放される。そして、前記の移動機構により、あるいは人手により、図５（ａ）に示すように押さえ治具６５がシート４を接着した基材１０に被着される。

次いで、図５（ｂ）に示すように熱板３が、プレス機構として機能するべく再度下降させられ、これによって押さえ治具６５が加圧され、下降させられる。すると、押さえ治具６５を介して基材１０側に加えられる押圧力、すなわち熱板３による加圧力がコイルバネ６１の付勢力より大きい圧となるので、基材治具６０は基材１０を保持した状態のまま下降する。

このようにして基材治具６０が下降し、基材１０も同時に押圧されて下降することにより、先の第１実施形態と同様にして、押圧部６３が相対的に基材１０の前記底面１０ａ側に移動し、該底面１０ａ上に接着しているシート４を圧着する。すなわち、底面１０ａと押圧部６３の押圧面（上面）との間にシート４を挟持し、これを押しつぶすことにより、シート４を底面１０ａに圧着させる。

そして、この状態を所定時間維持した後、熱板３を再度上昇させる。すると、押圧状態から開放されることで、基材治具６０はコイルバネ６１の作用によって再度上昇し、基台２２から浮いた状態となる。これにより、押圧部６３は基材１０の底面１０ａから離間し、底面１０ａへのシート４の圧着を終了する。

このようにして接着工程、圧着工程が終了したら、基材１０上から押さえ治具６５を取り除き、以下、第１実施形態と同様にして成形品（シート４を被覆・接着した基材１０）を基材治具６０から取り外し、さらに収容空間Ｒ内から取り出すことで、一連の成形動作を終了する。そして、得られた成形品にトリミング処理を行うことで、最終的な成形品（完成品）とする。

このような成形装置１およびこれを用いた成形方法にあっても、押圧部６３によって基材１０の外周部の底面１０ａにシート４を圧着することにより、該底面１０ａに接着するシート４の接着強度を高めることができる。したがって、その剥離を防止し、シート４の剥離による不良を防止することができる。
また、基材１０を基材治具６０から取り外すことなくシート４を圧着できるようにし、基材１０から延び出た余分な部位のシート４の接着層が手や他の治具、装置などに接着するのを防止しているため、余分な部位のシート４の接着層が手や他の治具、装置などに接着することで生産性が大きく損なわれることがなく、したがって生産性の向上を図ることができる。

図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の成形装置の第３実施形態を示す図である。
図６（ａ）、（ｂ）に示した成形装置が図１〜図４に示した成形装置１と異なるところは、基材治具６０として凹部６０ａを形成したものを用いている点である。

すなわち、図６（ａ）に示すように本実施形態の基材治具６０には、その側周面における基材１０の外周部の底面１０ａより基台２２側に、凹部６０ａが形成されている。この凹部６０ａは、基材治具６０の側周面の全周に溝状に形成されたもので、被着した基材１０の底面１０ａとほぼ同じ高さ位置から、その下方（押圧部６３側）に所定幅（所定高さ）で、かつ所定深さに切り欠かれて形成されたものである。ここで、凹部６０ａの幅（所定幅）や深さ（所定深さ）は、後述するように圧着工程の際にシート４の一部を逃がして収容できる程度とされ、予め実験やシミュレーションによって求められ、設計される。

このような凹部６０ａを有する基材治具６０を用いた成形装置による成形方法では、図６（ａ）に示すように基材１０に対してシート４を接着した後、加圧タンク７の空気圧による押圧手段で基材１０を押圧し、基材１０を保持した状態で基材治具６０を下降させる。
すると、第１実施形態と同様に、押圧部６３が相対的に基材１０の前記底面１０ａ側に移動し、図６（ｂ）に示すように該底面１０ａ上に接着しているシート４に当接してこれを押圧し、圧着する。すなわち、底面１０ａと押圧部６３の押圧面（上面）との間にシート４を挟持し、これを押しつぶすことにより、シート４を底面１０ａに圧着させる。

その際、シート４はその一部が基材１０の底面１０ａと押圧部６３の押圧面（上面）との間に位置していることから、この部位が圧着によって基材治具６０側に延び込み、折り込まれて折曲部Ｓとなる。このような折曲部Ｓは、第１実施形態や第２実施形態の場合、圧着工程後、基材１０を基材治具６０から取り外した際、基材１０の底面１０ａから延び出た状態となる。したがって、その後のトリミング工程で除去されることで、折曲部Ｓは完成品には残らない。

しかし、このような折曲部Ｓが圧着時に基材１０の底面１０ａと押圧部６３の押圧面との間に存在すると、シート４が基材１０の底面１０ａに対して不均一に当接したり、折曲部が存在する位置としない位置とで僅かながら圧力差が生じ、基材１０の底面１０ａへのシート４の接着にむらが生じるおそれが否定できない。

そこで、本実施形態では、基材治具６０に凹部６０ａを形成したことにより、図６（ｂ）に示すように圧着時に前記の折曲部Ｓを該凹部６０ａ内に逃がし、ここに収容するようにしている。
したがって、本実施形態の成形装置およびこれを用いた成形方法にあっては、圧着の際に前記の折曲部Ｓを凹部６０ａ内に逃がすことにより、基材１０の底面１０ａに対してシート４をむらなく均一に当接させ、かつ、均一な圧力で圧着させることができる。よって、基材１０の底面１０ａに接着するシート４の接着強度をより高め、その剥離を防止してシート４の剥離による不良をより確実に防止することができる。

なお、本実施形態でも、第１実施形態や第２実施形態の場合と同様に、圧着工程後、基材１０を基材治具６０から取り外した際、前記の折曲部Ｓは基材１０の底面１０ａから延び出た状態となる。したがって、その後のトリミング工程で除去されることで、折曲部Ｓは完成品から取り除かれ、残らないようになる。

また、本実施形態では、凹部６０ａを形成した基材治具６０を第１実施形態の成形装置１および成形方法に適用した場合について説明したが、第２実施形態の成形装置および成形方法に適用することもできる。

図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の成形方法の第４実施形態を示す図である。
図７（ａ）、（ｂ）に示した成形方法が図１〜図４に示した成形装置１による成形方法と異なるところは、基材１０として凹状部を形成したものを用いている点である。

すなわち、図７（ａ）に示すように本実施形態の基材１０には、基材治具６０の側周面より外側に延出する外周部の底面１０ａの基材治具６０側、すなわち内周縁部に、凹状の段部（凹状部）１０ｂが形成されている。この段部１０ｂは、基材１０の底面１０ａの内周縁全周に環状に形成されたもので、基材１０の底面１０ａからその上方に所定幅で、かつ所定深さに切り欠かれて形成されたものである。ここで、段部１０ｂの幅（所定幅）や深さ（所定深さ）は、先の実施形態の凹部６０ａと同様に、圧着工程の際にシート４の一部を逃がして収容できる程度とされ、予め実験やシミュレーションによって求められ、設計される。

このような段部１０ｂを有する基材１０を用いた成形方法では、図７（ａ）に示したように基材１０に対してシート４を接着した後、例えば加圧タンク７の空気圧による押圧手段で基材１０を押圧し、基材１０を保持した状態で基材治具６０を下降させる。
すると、第１実施形態と同様に、押圧部６３が相対的に基材１０の前記底面１０ａ側に移動し、図７（ｂ）に示すように該底面１０ａ上に接着しているシート４に当接してこれを押圧し、圧着する。すなわち、底面１０ａと押圧部６３の押圧面（上面）との間にシート４を挟持し、これを押しつぶすことにより、シート４を底面１０ａに圧着させる。

その際、シート４はその一部が基材１０の底面１０ａと押圧部６３の押圧面（上面）との間に位置していることから、この部位が圧着によって基材治具６０側に延び込み、折り込まれて折曲部Ｓとなる。
そこで、本実施形態では、基材１０に段部１０ｂを形成したことにより、図７（ｂ）に示すように圧着時に前記の折曲部Ｓを該段部１０ｂ内に逃がし、ここに収容するようにしている。

したがって、本実施形態の成形方法にあっても、前記の第３実施形態と同様に、圧着の際に前記の折曲部Ｓを段部１０ｂ内に逃がすことにより、基材１０の底面１０ａに対してシート４をむらなく均一に当接させ、かつ、均一な圧力で圧着させることができる。よって、基材１０の底面１０ａに接着するシート４の接着強度をより高め、その剥離を防止してシート４の剥離による不良をより確実に防止することができる。

なお、本実施形態でも、第１実施形態〜第３実施形態の場合と同様に、圧着工程後、基材１０を基材治具６０から取り外した際、前記の折曲部Ｓは基材１０の底面１０ａから延び出た状態となる。したがって、その後のトリミング工程で除去されることで、折曲部Ｓは完成品から取り除かれ、残らないようになる。

また、本実施形態では、段部１０ｂを形成した基材１０を、第１実施形態の成形装置１を用いた成形方法に適用した場合について説明したが、第２実施形態の成形方法に適用することもできる。

以上、本発明の成形装置および成形方法の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、基材１０に対してシート４を接着する機構として、熱板加熱方式のものを用いたが、他に例えば、輻射加熱方式のものを用いてもよい。

また、前記実施形態では、基材１０と押圧部６３とを相対的に移動させる移動手段として、基材１０（基材治具６０）を押圧部６３に対して移動させる構成を採用したが、基材１０（基材治具６０）を固定し、押圧部６３を移動させるように構成してもよく、両者を共に移動させるように構成してもよい。

また、前記実施形態では、図１に示したように成形装置の下枠２を図１に示すように熱板３の下側の成形位置に対して進退可能、すなわち前後方向にスライドするスライド式としたが、例えば平面視円周状に回転するロータリー方式としてもよい。

１…成形装置、２…下枠、３…熱板、４…シート、１０…基材、１０ａ…底面、１０ｂ…段部（凹状部）、２２…基台、６０…基材治具、６０ａ…凹部、６１…コイルバネ（付勢手段）、６３…押圧部、６５…押さえ治具、Ｒ 収容空間（空間）、Ｓ…折曲部

Claims (8)

1. 接着層を有するシートを基材に被覆し接着する成形装置であって、
   基台上に設けられて前記基材を保持する基材治具と、前記基材治具上に保持された基材に対して被覆された、接着層を有するシートを前記基材に接着する接着手段と、を備え、
   前記基材治具は、前記基材の外周部が該基材治具の側周面より外側に延出するよう、その側周面が前記基材の外周面より内側となるように前記基材より小さく形成され、
   前記基台には、前記基材治具の側周面より外側に延出した前記基材の外周部の底面に対向して押圧部が設けられ、
   前記基材治具上の前記基材と前記押圧部とを相対的に移動させることにより、前記基材の外周部の底面に前記シートを介して前記押圧部を接離可能に当接させる移動手段を備えたことを特徴とする成形装置。
2. 前記移動手段は、前記基材治具上に保持された前記基材が前記押圧部から離間する方向に該基材治具を付勢する付勢手段と、前記基材治具上に保持された前記基材を前記押圧部に当接する方向に押圧する押圧手段と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
3. 前記押圧手段は、空気圧を用いてなることを特徴とする請求項２記載の成形装置。
4. 前記押圧手段は、押さえ治具と、これを押圧するプレス機構とを有して構成されることを特徴とする請求項２記載の成形装置。
5. 前記基材治具の側周面には、前記基材の外周部の底面より前記基台側に、凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形装置。
6. 基材治具に基材を保持させる保持工程と、前記基材に接着層を有するシートを被覆し接着する接着工程と、を備えた成形方法であって、
   前記保持工程では、前記基材の外周部が該基材治具の側周面より外側に延出するよう、前記基材治具の側周面が前記基材の外周面より内側となるように前記基材治具に前記基材を保持させ、
   前記接着工程後、前記基材の外周部の底面に対向して配置した押圧部を、前記基材の外周部の底面に相対的に移動させることにより、該底面上に接着した前記シートを前記底面に圧着する圧着工程を有することを特徴とする成形方法。
7. 前記基材治具として、その側周面における前記基材の外周部の底面より前記押圧部側に、凹部を形成したものを用いることを特徴とする請求項６記載の成形装置。
8. 前記基材として、前記基材治具の側周面より外側に延出する外周部の底面の前記基材治具側に、凹状部を形成したものを用いることを特徴とする請求項６又は７に記載の成形装置。

Images